[發明專利]三維彩色圖像傳感器及三維光學成像系統

有效

• 申請號: 201010185556.4
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN102130139A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 賴邵弘;曾志翔;陸震偉;陳毅修
• 申請（專利權）人: 采鈺科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/335;H04N13/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及一種傳感器，特別涉及一種接收物體的三維彩色圖像的深度與彩色圖像信息的傳感器。

背景技術

三維(three?dimensional；3D)光學成像系統，例如3D照相機，可對拍攝的物體進行距離測量而應用在許多不同的用途上，例如對制造的商品進行外觀檢查、計算機輔助設計(computer-aided?design；CAD)的檢驗、地理測量以及物體成像。

3D照相機包含照射被拍攝景象的光源，為了拍攝景象并測定從照相機到景象中物體的距離，通常使用由光源所發出的一連串光脈沖去照射景象，被景象中的物體所反射的光脈沖的光會在3D照相機的感光表面上成像，從光源發出光脈沖到景象中的物體，以及被反射的光脈沖回到照相機之間所消耗的時間被用來測定從3D照相機到物體的距離。

一般而言，傳統的3D光學成像系統使用兩種傳感器以產生3D圖像，其中一種傳感器為深度傳感器，用來測定從照相機到景象中物體的距離，并產生物體的3D深度圖像。另一種傳感器為圖像傳感器，用以收集景象中物體的二維圖像信息，并產生物體的照片。由于傳統的3D光學成像系統需要兩種傳感器來分別接收深度信息以及圖像信息，因此在傳統的3D光學成像系統中，用以處理來自兩種傳感器的信息的信號處理器的演算法較為復雜。同時，當傳統的3D光學成像系統應用在實時的3D圖像游戲時，因為兩種傳感器所導致的低移動感測靈敏度與低信號噪聲比(signal-to-noise?ratio；SNR)，使得使用者細微的手指移動無法被傳統的3D光學成像系統中的傳感器檢測到。

因此，業界亟需一種3D彩色圖像傳感器，其可以接收物體的3D彩色圖像的深度信息與彩色圖像信息。

發明內容

為克服現有技術中的上述缺陷，本發明提供一種3D彩色圖像傳感器，此3D彩色圖像傳感器接收物體的3D彩色圖像的深度信息與彩色圖像信息。在一實施例中，3D彩色圖像傳感器包括半導體基底，其具有多個第一光電二極管與多個第二光電二極管，導線層位于半導體基底內，形成于所述多個第一光電二極管與所述多個第二光電二極管之下。濾光陣列層設置于所述多個第一光電二極管與所述多個第二光電二極管上，具有多個彩色濾光圖案與多個紅外光濾光圖案，其中每個紅外光濾光圖案接收物體的三維彩色圖像的深度信息，并對應至第一光電二極管，且每個彩色濾光圖案接收物體的三維彩色圖像的彩色圖像信息，并對應至第二光電二極管。

此外，本發明還提供一種3D光學成像系統。在一實施例中，3D光學成像系統包括照射物體的光源，以及接收物體的三維彩色圖像的深度信息與彩色圖像信息，并轉換深度信息與彩色圖像信息成為電子信號的三維彩色圖像傳感器。此外，還包含處理從三維彩色圖像傳感器發出的電子信號的信號處理器，以產生物體的三維彩色圖像。其中，三維彩色圖像傳感器包括半導體基底，其具有多個第一光電二極管與多個第二光電二極管，以及導線層位于半導體基底內，形成于所述多個第一光電二極管與所述多個第二光電二極管之下。另外，還包含濾光陣列層設置于所述多個第一光電二極管與所述多個第二光電二極管上，具有多個彩色濾光圖案與多個紅外光濾光圖案，其中每個紅外光濾光圖案接收物體的三維彩色圖像的深度信息，并對應至第一光電二極管，且每個彩色濾光圖案接收物體的三維彩色圖像的彩色圖像信息，并對應至第二光電二極管。

物體的三維彩色圖像的深度信息與彩色圖像信息都被同一個三維彩色圖像傳感器接收，本發明的3D彩色圖像傳感器具有高度的移動檢測靈敏度，在使用上可以更加具有彈性及效率。

為了讓本發明的上述目的、特征、及優點能更明顯易懂，以下配合附圖進行詳細說明。

附圖說明

圖1A顯示依據本發明的一實施例，濾光陣列層的平面示意圖。

圖1B顯示依據本發明另一實施例，濾光陣列層的平面示意圖

圖2顯示依據本發明的一實施例，沿著圖1A的剖面線2-2’的三維彩色圖像傳感器的剖面示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

100～半導體基底；112～第一光電二極管；114～第二光電二極管；116～絕緣體；120～導線層；122、124～電路區；200～濾光陣列層；202～紅外光濾光圖案；204～彩色濾光圖案；300～微透鏡陣列；302～第一微透鏡；304～第二微透鏡；400～三維彩色圖像傳感器；510～紅外光；520～可見光。

具體實施方式